Заднее крыло транспортного средства с регулируемым сечением и выдвижным щитком (варианты)
Группа изобретений относится к складному заднему крылу транспортного средства. Форма заднего крыла точно соответствует форме стилизованной поверхности кузова транспортного средства в убранном положении и может адаптивно изменять свое поперечное сечение в выдвинутом положении для образования высокоэффективного аэродинамического профиля со встроенным щитком Гурней. Кроме того, адаптивное изменение поперечного сечения и выдвижение щитка Гурней обеспечивается посредством рычажного механизма, использующего приводной механизм основной системы развертывания. Обеспечивается снижение аэродинамического сопротивления. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники
Изобретение относится к складному заднему крылу транспортного средства, которое во время работы адаптивно оптимизирует форму своего поперечного сечения одновременно с выдвижением щитка Гурней на задней кромке.
Уровень техники
Складные задние аэродинамические элементы, в целом, не обеспечивают высокую эффективность работы, поскольку их геометрический профиль, как правило, ограничен стилем транспортного средства. Задача изобретения заключается в устранении вышеупомянутого ограничения посредством автоматического изменения геометрической формы аэродинамического элемента в выдвинутом положении для создания высокоэффективного аэродинамического профиля с выдвижным щитком Гурней посредством простого рычажного механизма.
Желательно размещать крыло в задней части транспортного средства, поскольку увеличивается аэродинамическая прижимная сила, что улучшает управляемость. Однако известно также, что дополнительное крыло увеличивает лобовое сопротивление, и, следовательно, увеличивает расход топлива и снижает максимальную скорость транспортного средства. Поэтому обычно используют складные аэродинамические элементы, которые можно втягивать для обеспечения относительно низкого лобового сопротивления, и выдвигать для улучшения динамических характеристик транспортного средства, когда это необходимо. Однако ограниченность складных аэродинамических элементов заключается в том, что геометрический профиль обычно должен соответствовать форме стилизованной поверхности транспортного средства, что ограничивает их эффективность. В случае элемента в форме крыла, аэродинамическое качество, представляет собой отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению (L/D), причем подъемная сила противоположна прижимающей силе, и, следовательно, в случае транспортного средства является отрицательным параметром. Чем выше сопротивление подъемной силе или прижимающая сила, при заданном лобовом сопротивлении, тем выше становится расчетная эффективность. И, наоборот, чем меньше лобовое сопротивление при заданной прижимающей силе, тем выше становится расчетная эффективность. В авиационной промышленности потрачены значительные усилия на оптимизацию формы поперечного сечения крыла с использованием законов аэродинамики, в частности, теоремы Бернулли и законов обтекания непрерывным потоком. В фиксированных крыльях транспортных средств аэродинамическое качество достигает 4 благодаря тщательному проектированию профиля и формы по размаху крыла. Однако эти профили и формы узко специализированны для конкретных целей и не соответствуют стилизованной форме кузова автомобиля.
В патентных документах US 4558898 и US 5678884 описаны неподвижные крылья для транспортных средств, и четко описана специальная форма, необходимая для создания высокоэффективного профиля крыльевого. Очевидно, что их профили и формы не соответствуют стилизованной поверхности кузовов транспортных средств, на которых они устанавливаются. В патентном документе US 7213870 описано новое регулируемое заднее крыло, прикрепленное к транспортному средству и выполненное с возможностью адаптивного регулирования длины хорды и угла атаки профиля посредством исполнительных механизмов и контроллера. Таким образом, L/D заднего крыла может автоматически изменяться во время работы транспортного средства. Обычно предполагается, что увеличение длины хорды крыла увеличивает прижимающую силу с минимальным влиянием на лобовое сопротивление, что повышает аэродинамическое качество L/D, а увеличение угла атаки профиля крыла повышает прижимающую силу со значительным повышением лобового сопротивления, что приводит к снижению эффективности L/D. Следует отметить, что в патентах ‘898, ‘884 и ‘870 используются специально разработанные профили, не соответствующие стилизованной поверхности транспортного средства, на котором они устанавливаются и постоянно находятся в выдвинутом положении, так что всегда создают лобовое сопротивление для транспортного средства.
В патентном документе US 4773692 описан складываемый задний спойлер, перемещаемый между убранным и выдвинутым положениями посредством нового механического устройства, обеспечивающего двойное движение, в результате которого складываемый задний спойлер или воздушный дефлектор перемещается в сторону от кузова транспортного средства и в наклонное положение. Это механическое устройство состоит из дугообразного регулятора и направляющего канала, в сочетании с электромотором и тросовым приводом. Однако поперечное сечение этого воздушного дефлектора далеко от оптимизированного аэродинамического профиля, поскольку он разрабатывался для обеспечения соответствия стилизованной форме кузова транспортного средства во втянутом положении. При развертывании он обеспечивает преимущество, заключающееся в увеличении угла атаки по сравнению с убранным положением, что диктуется необходимостью обеспечения соответствия стилизованной форме кузова транспортного средства, и, таким образом, он создает более высокую прижимающую силу, чем при простом поднятии вертикально вверх. Однако несмотря на то, что этот неаэродинамичный профиль спойлера согласно патентному документу ‘692 и способен обеспечивать достаточную прижимающую силу, он имеет крайне низкое L/D и создает значительное лобовое сопротивление в выдвинутом положении.
В патентном документе US 4854635 описан специальный приводной механизм для перемещения воздухонаправляющего устройства в задней части транспортного средства из исходного убранного положения в выдвинутое рабочее положение. Такое воздухонаправляющее устройство достаточно ясно представлено в виде подвижной панели на наклонной поверхности задней части транспортного средства, причем эта панель не имеет ничего общего с аэродинамическим профилем и приспособлена только для создания разрыва поля скоростей воздушного потока, обтекающего кузов транспортного средства. Спойлер выполняет функцию, значительно отличающуюся от функции крыла, поскольку он служит лишь для устранения возможной положительной подъемной силы, создаваемой стилизованной формой кузова транспортного средства. В воздухонаправляющем устройстве, описанном в патентном документе ‘635, воздушный поток не проходит под вышеупомянутой подвижной панелью в выдвинутом положении, что является необходимым условием работы крыла. Таким образом, такая панель может создавать только возмущение воздушного потока в задней части транспортного средства для устранения подъемной силы, создаваемой стилизованной формой, и, несмотря на то, что такая панель и является эффективной с точки зрения устранения подъемной силы, она не в состоянии обеспечивать фактически измеримое L/D.
В патентном документе US 8113571 описано воздухонаправляющее устройство, устанавливаемое в задней части кузова транспортного средства и перемещаемое относительно заднего конца кузова посредством установочного механизма. Несмотря на то, что в патентном документе ‘571 заявлен новый способ крепления установочного механизма к нижней части воздухонаправляющего устройства, служащий для повышения его аэродинамических и аэроакустических характеристик, профиль этого воздухонаправляющего устройства, описан как крыло и спойлер, безусловно, не является полностью оптимизированным аэродинамическим профилем. Однако стилизованная форма кузова транспортного средства является в достаточной степени аэродинамически эффективной, так что это подвижное воздухонаправляющее устройство в выдвинутом положении ближе к аэродинамически оптимальному профилю. Однако некоторые особенности этого устройства, такие как тупая задняя кромка, служащая для обеспечения соответствия форме кузова транспортного средства, все-таки значительно снижают L/D воздухонаправляющего устройства.
В патентном документе US 8944489 описано регулируемое аэродинамическое устройство для транспортного средства, приспособленное для перемещения крыльевого элемента между приподнятым и опущенным положениями относительно кузова транспортного средства, а также, при необходимости, для установки в третье, дополнительное положение воздушного тормоза. Механизм развертывания приводится гидроприводом посредством новой направляющей распорки и рычажного механизма, что обеспечивает малый угол атаки в опущенном положении, увеличенный угол атаки в приподнятом положении и максимальный угол атаки, создающий высокое лобовое сопротивление, в положении аэродинамического тормоза. Таким образом, вышеупомянутый крыльевой элемент создает минимальное лобовое сопротивление и прижимающую силу в нижнем положении, повышенную прижимающую силу и лобовое сопротивление в приподнятом положении, и крайне высокое лобовое сопротивление при некотором увеличении прижимающей силы в положении аэродинамического тормоза. Однако L/D в указанном третьем положении будет крайне низким вследствие нежелательного аэродинамического явления, известного как срыв потока, при котором поток воздуха на нижней поверхности крыла отделяется от поверхности, и происходит разрыв поля скоростей потока, так что принцип Бернулли становится неприменимым. Из приведенных иллюстраций очевидно также, что крыльевой элемент согласно патентному документу ‘489 не обладает классической формой аэродинамического профиля, поскольку должен соответствовать стилизованной поверхности корпуса транспортного средства в нижнем положении, и, следовательно аэродинамическое качество этого крыльевого элемента далеко от оптимального.
Известно, что подъемную силу и лобовое сопротивление оптимизированного профиля крыла можно изменять путем введения дополнительных элементов к основным аэродинамическим поверхностям, известных как закрылки или предкрылки. На летательных аппаратах эти дополнительные поверхности выпускаются и создают дополнительную подъемную силу при пониженных скоростях набегающего воздушного потока, например, в условиях взлета и посадки. В выдвинутом положении этим устройства в целом пропорционально увеличивают лобовое сопротивление, и в большинстве случаев, уменьшают L/D крыла. При полете в нормальных условиях, когда дополнительная подъемная сила не требуется, а дополнительное лобовое сопротивление крайне нежелательно, эти устройства убираются. Было обнаружено, что специфический тип вышеупомянутых устройств, представляющий собой относительно небольшой тонкий вертикальный щиток на задней кромке профиля крыла, увеличивает прижимающую силу в непропорционально большей степени, чем возрастание лобового сопротивления, что обеспечивает повышение L/D. Диапазоны величин размеров толщины и высоты таких щитков, необходимые для повышения L/D, хорошо известны, а само такое устройство носит название щитка Гурней. Неподвижные крылья на гоночных транспортных средствах редко используются без щитков Гурней. Однако на складных задних крыльях транспортного средства щитки Гурней до этого времени не применялись, поскольку выступающий вверх щиток создавал бы значительное лобовое сопротивление в убранном положении, и трудно было бы сделать так, чтобы такое крыло соответствовало стилизованной поверхности кузова транспортного средства.
В патентном документе US 5141281 описано новое спойлерное устройство для задней части транспортного средства, в котором закрылок перемещается из нерабочего положения, в котором он расположен вровень с поверхностью кузова транспортного средства, в рабочее положение, в котором он обеспечивает срыв воздушного потока протекающего по наклонной задней стороне, или быстрое повышение прижимающей силы, действующей на транспортное средство. Использование термина "закрылок" для подвижного элемента в описании и формуле изобретения вышеуказанного патента является не совсем корректным, поскольку, с технической точки зрения, данное устройство следовало бы назвать спойлером. Принцип работы этого подвижного элемента аналогичен принципу работы элемента, описанного в патентном документе ‘635. Закрылок или спойлер в патентных документах ‘635 и ‘281 устраняет положительную подъемную силу, создаваемую стилизованной формой кузова транспортного средства, но воздушный поток не проходит под его нижней поверхностью в рабочем положении, что является необходимым условием работы крыла. Дополнительная новизна изобретения согласно патентному документу ‘281 заключается в том, что конструкция содержит отклоняющий элемент, выполненный отдельно от закрылка и независимо проходящий в поперечном направлении транспортного средства в рабочем положении спойлерного устройства, причем этот отклоняющий элемент расположен рядом с задней кромкой закрылка. Несмотря на то, что этот обеспечивающий срыв элемент представляет собой тонкую, вертикально ориентированную часть на задней кромке основного спойлера, он не является щитком Гурней, так как основная часть, которую он изменяет, не является аэродинамическим профилем, и поэтому аэродинамическая сила не повысит L/D, так как этот отдельный элемент не обеспечивает эффективность.
Раскрытие изобретения
Согласно одному из вариантов осуществления изобретения складное заднее крыло транспортного средства содержит подвижный элемент, установленный в задней части транспортного средства и образованный основной верхней поверхностью и поворотной нижней поверхностью, при этом подвижный элемент в первой конфигурации точно соответствует окружающей его стилизованной поверхности кузова транспортного средства, а во второй конфигурации образует аэродинамический профиль со встроенным щитком Гурней, выполненным с возможностью перемещения в выдвинутое положение. Подъемный механизм включает в себя конструкцию из поворотных звеньев и скользящих компонентов и выполнен так, что первый привод приспособлен для приведения в движение пары нерегулируемых штанг для перемещения подвижного элемента между убранным и выдвинутым положениями. Подъемный механизм содержит пару вторых приводов, соединяющих подвижный элемент с поворотными звеньями. Вторые приводы выполнены с возможностью перемещения подвижного элемента между выдвинутым положением и положением аэродинамического тормоза. Рычажный механизм щитка установлен внутри подвижного элемента и соединяет основную верхнюю поверхность с поворотной нижней поверхностью. Рычажный механизм щитка включает в себя кулачок, неподвижно соединенный с нерегулируемой штангой так, что этот рычажный механизм щитка приспособлен для перемещения поворотной нижней поверхности во вторую конфигурацию, в которой щиток Гурней находится в выдвинутом положении, благодаря изменению положения кулачка относительно рычажного механизма щитка.
Согласно другому варианту выполнения подъемный механизм включает в себя несущую конструкцию. Пара подъемных рычагов шарнирно прикреплена к несущей конструкции. Пара нерегулируемых штанг соединена с подъемными рычагами. Пара направляющих втулок шарнирно установлена на несущей конструкции. Первый привод соединяет подъемные рычаги с несущей конструкцией и выполнен с возможностью перемещения подвижного элемента между убранным и выдвинутым положениями, поворачивая подъемные рычаги и заставляя нерегулируемые штанги подниматься, проходя сквозь через втулки. Пара вторых приводов соединяет подвижный элемент с подъемным рычагом.
Согласно другому варианту выполнения, кулачок связан с дальним концом нерегулируемых штанг, прикрепленных к подвижному элементу с возможностью поворота. Приводное звено одним концом соединено с основной верхней поверхностью с возможностью поворота, а другим концом соединено с поворотной нижней поверхностью посредством пазового поворотного соединения так, что когда подъемный механизм развертывает подвижный элемент, изначально находящийся в первой конфигурации, рычажный механизм щитка поворачивает поворотную нижнюю поверхность по направлению к основной верхней поверхности, образуя вторую конфигурацию. Тупая задняя часть аэродинамического профиля первой конфигурации переходит в вертикально ориентированный щиток Гурней.
Согласно другому варианту выполнения, подъемный механизм выполнен с возможностью перемещения подвижного элемента вверх и назад по дугообразной траектории и из убранного положения в выдвинутое положение.
Согласно другому варианту выполнения, при перемещении подвижного элемента подъемным механизмом между выдвинутым положением и положением аэродинамического тормоза, кулачок рычажного механизма щитка переводит поворотную нижнюю поверхность обратно в первую конфигурацию.
Согласно другому варианту выполнения, при перемещении подвижного элемента подъемным механизмом между выдвинутым положением и убранным положением, кулачок рычажного механизма щитка переводит поворотную нижнюю поверхность обратно в первую конфигурацию.
Согласно другому варианту выполнения, при взгляде сверху форма подвижного элемента имеет уменьшенную центральную часть. Поворотная нижняя поверхность разделена на две части на внешних краях подвижного элемента. Используются два идентичных рычажных механизма щитка, приводимых отдельно друг от друга каждой из двух нерегулируемых штанг.
Согласно другому варианту выполнения, первые и вторые приводы являются гидравлическими.
Согласно другому варианту выполнения, каждый из вторых приводов содержит пружину, установленную под крышкой, прикрепленной к цилиндру, содержащему фланец. Шток каждого из вторых приводов телескопически установлен относительно цилиндра соответствующего второго привода. Пружина находится в сжатом состоянии между фланцем и крышкой соответствующего второго привода, находящегося в выдвинутом положении. Пружина выполнена с возможностью вдавливания соответствующего штока внутрь соответствующего цилиндра, обеспечивая положение аэродинамического тормоза.
Согласно другому варианту выполнения, складное заднее крыло транспортного средства содержит подвижный элемент, установленный в задней части транспортного средства и образованный основной верхней поверхностью и поворотной нижней поверхностью. В первой конфигурации подвижный элемент точно соответствует окружающей его стилизованной поверхности кузова транспортного средства, а во второй конфигурации образует аэродинамический профиль со встроенным щитком Гурней, выполненным с возможностью перемещения в выдвинутое положение. Подъемный механизм содержит несущую конструкцию. Пара подъемных рычагов шарнирно прикреплена к несущей конструкции. Пара нерегулируемых штанг соединена с подъемными рычагами и взаимодействует с парой направляющих втулок, шарнирно установленных на несущей конструкции. Первый привод соединяет подъемные рычаги с несущей конструкцией и выполнен с возможностью перемещения подвижного элемента между убранным и выдвинутым положениями, поворачивая подъемные рычаги и заставляя нерегулируемые штанги подниматься, проходя через направляющие втулки. Пара вторых приводов соединяет подвижный элемент с подъемными рычагами. Вторые приводы выполнены с возможностью перемещения подвижного элемента между выдвинутым положением и положением аэродинамического тормоза. Рычажный механизм щитка установлен внутри подвижного элемента и содержит кулачок, связанный с дальним концом неподвижных штанг, прикрепленных к подвижному элементу с возможностью поворота. Приводное звено одним концом соединено с основной верхней поверхностью с возможностью поворота, а другим концом соединено с поворотной нижней поверхностью посредством пазового поворотного соединения так, что когда подъемный механизм развертывает подвижный элемент, изначально находящийся в первой конфигурации, рычажный механизм щитка поворачивает поворотную нижнюю поверхность по направлению к основной верхней поверхности, образуя вторую конфигурацию. Тупая задняя часть аэродинамического профиля первой конфигурации переходит в вертикально ориентированный щиток Гурней.
Изобретение станет более понятным из последующего описания со ссылками на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежи
На фиг. 1 показано складное заднее крыло транспортного средства в убранном положении на кузове транспортного средства, вид в перспективе;
на фиг. 2 - складное заднее крыло в убранном положении отдельно от транспортного средства, включающее в себя несущую конструкцию, вид в перспективе;
на фиг. 3 - складное заднее крыло в убранном положении отдельно от транспортного средства без несущей конструкции, вид в перспективе;
на фиг. 4 - фрагмент складного заднего крыла в убранном положении, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 5 - фрагмент складного заднего крыла в выдвинутом положении, показанного, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 6 - фрагмент складного заднего крыла в положении аэродинамического тормоза, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 7 - складное заднее крыло в положении аэродинамического тормоза отдельно от транспортного средства, вид в перспективе;
на фиг. 8A, 8B показано складное заднее крыло в убранном и выдвинутом положении, соответственно, виды сбоку в разрезе;
на фиг. 9A, 9B, 9C показаны фрагменты складного заднего крыла в убранном положении, в выдвинутом положении и в положении аэродинамического тормоза, виды сбоку в разрезе.
Осуществление изобретения
Варианты выполнения, примеры и альтернативы, указанные в описании, формуле изобретения и показанные на прилагаемых чертежах, включая их любые различные особенности или соответствующие отдельные признаки, могут использоваться по отдельности или в любых комбинациях. Признаки, описанные для одного варианта выполнения, применимы ко всем возможным вариантам выполнения, если только эти признаки не являются технически несовместимыми.
Учитывая ограничения известного уровня техники, преимущественно создать такое складное заднее крыло транспортного средства, которое соответствовало бы стилизованной поверхности кузова транспортного средства в убранном положении, могло бы адаптивно изменять поперечное сечение в выдвинутом положении для образования высокоэффективного аэродинамического профиля со встроенным щитком Гурней. Кроме того, желательно обеспечить возможность адаптивного изменения поперечного сечения и развертывания щитка Гурней посредством рычажного механизма, использующего приводной механизм основной системы развертывания.
В основном варианте выполнения, нижняя поверхность подвижного элемента, которая точно соответствует стилизованной поверхности кузова транспортного средства, может поворачиваться вокруг заданной точки, так что этот подвижный элемент способен перемещаться между убранным и выдвинутым положениями, при этом нижняя поверхность поворачивается вокруг шарнирной оси для устранения тупой задней кромки сечения, образованной кузовом транспортного средства, и создания желаемой острой задней кромки с вертикально выдвигаемым щитком Гурней. Основной подъемный механизм обеспечивает движение по сложной траектории, поднимая подвижный элемент в набегающий поток проходящего по транспортному средству воздуха, увеличивая при этом его угол атаки. Изменение поперечного сечения осуществляется посредством рычажного механизма, соединенного с основной системой развертывания так, что при полностью выдвинутом подвижном элементе с соответствующим вертикальным подъемом и увеличенным углом атаки, аэродинамический профиль подвижного элемента оптимизирован и обладает соответствующим высоким аэродинамическим качеством. Таким образом, подвижный элемент обеспечивает эстетически привлекательную форму, соответствующую форме стилизованной поверхности кузова транспортного средства, и создает очень малое лобовое сопротивление или прижимающее усилие в убранном положении. Кроме того, в выдвинутом положении подвижный элемент образует высокоэффективный аэродинамический профиль со встроенным щитком Гурней, расположенным в набегающем потоке проходящего по транспортному средству воздуха, с оптимальным углом атаки для создания высокого прижимающего усилия при высоком аэродинамическом качестве.
Дополнительной особенностью подъемного механизма является его способность создавать экстремальный угол атаки в определенных случаях, таких как быстрое торможение, когда аэродинамическое сопротивление помогает замедлить транспортное средство. В результате такое положение аэродинамического тормоза является высоко неэффективным, при котором происходит аэродинамический срыв потока, но резко возрастает лобовое сопротивление. При этом нижняя поверхность подвижного элемента возвращается в свое убранное положение с втянутым щитком Гурней.
На фиг. 1 показана задняя часть кузова 10 транспортного средства со встроенным подвижным элементом 16, форма которого соответствует форме стилизованной поверхности кузова 10 транспортного средства. На фиг. 2 на виде в перспективе показан подвижный элемент 16 и подъемный механизм 22, перемещающий подвижный элемент 16 назад, вверх и в положение положительного угла атаки по дугообразной траектории из убранного положения, показанного на фиг. 4, в выдвинутое положение, показанное на фиг. 5. Подъемный механизм 22 содержит несущую конструкцию 24, лучше всего показанную на фиг. 2, которая прикреплена к кузову транспортного средства. Несущая конструкция 24 включает в себя первые и вторые кронштейны 29, 31. Пара подъемных рычагов 26 установлена с возможностью поворота относительно несущей конструкции 24, посредством первых шарнирных соединений 28 образованных первыми кронштейнами 29.
Первый привод 30 (например, гидравлический), содержащий цилиндр 33 и шток 35, соединяет несущую конструкцию 24 с подъемными рычагами 26 через штангу 32 на втором шарнирном соединении 34. Во время работы шток 35 втягивается из убранного положения для перемещения подвижного элемента 16 в выдвинутое положение, в результате чего подъемные рычаги 26 поворачиваются назад относительно первых шарнирных соединений 28.
Две нерегулируемых штанги 36 закреплены между каждой парой подъемных рычагов 26 посредством третьих шарнирных соединений 38. Каждая из нерегулируемых штанг 36 входит с возможностью скольжения в пару направляющих втулок 40, которые прикреплены к несущей конструкции 24 через вторые кронштейны 31 посредством четвертого шарнирного соединения 42. Концы нерегулируемых штанг 36 напротив подъемных рычагов 26 соединены с подвижным элементом 16 пятыми шарнирными соединениями 44.
Вторая пара приводов 46 (например, гидравлических) закреплена между каждой парой подъемных рычагов 26 посредством плеча 48 закрепленного шестыми шарнирными соединениями 50. Вторые приводы 46 включают в себя цилиндр 52, прикрепленный к соответствующему плечу 48, и шток 54, выходящий из цилиндра 52 и соединенный с подвижным элементом 16 седьмыми шарнирными соединениями 56. Вторые приводы 46 находятся в выдвинутом положении как в убранном, так и выдвинутом положении подвижного элемента.
Подвижный элемент 16 содержит основную верхнюю поверхность 58 с задней кромкой 68 и поворотную нижнюю поверхность 60. Подвижный элемент содержит ребро 62 жесткости, проходящее поперек в его внутренней полости. Поворотная нижняя поверхность 60 содержит выступ 70, расположенный рядом с задней кромкой 68. Поворотная нижняя поверхность 60 прикреплена с возможностью поворота к основной верхней поверхности 58 посредством шарнира 64 на ребре жесткости 62. Основная верхняя поверхность 58 и поворотная нижняя поверхностью 60 образуют внешнюю поверхность 66, которая в первой конфигурации, как лучше всего видно на фиг. 8A, соответствует форме окружающей еe стилизованной поверхности кузова транспортного средства, и во второй конфигурации, как лучше всего показано на фиг. 8B, создает высокоэффективный аэродинамический профиль со встроенным щитком Гурней.
Переход внешней поверхности 66 подвижного элемента 16 из первой конфигурации во вторую конфигурацию непосредственно связан с переходом подъемного механизма 22 из убранного положения, показанного на фиг. 4, в выдвинутое положение, показанное на фиг. 5. Во время работы, когда первый привод 30 втянут, подъемные рычаги 26 повернуты вверх и назад, в результате чего нерегулируемые штанги 36 сдвинуты вверх через направляющие втулки 40. Благодаря геометрии компонентов подъемного механизма 22, когда подвижный элемент 16 смещен назад и вверх, его угол атаки также увеличен.
В примерном варианте выполнения, поворотная нижняя поверхность 60 перемещается между первой конфигурацией и второй конфигурацией без использования какого-либо отдельного привода, хотя при необходимости такой привод может применяться. Взамен этого, поворотная нижняя поверхность пассивно приводится в движение с помощью взаимосвязанных компонентов, перемещаемых за счет изменения геометрии подъемного механизма 22, что объяснено более подробно со ссылкой на фиг. 8A-8B. Когда подвижный элемент 16 достигает выдвинутого положения, показанного на фиг. 5, поворотная нижняя поверхность 60 переходит во вторую конфигурацию, при которой выступ 70 заходит за заднюю кромку 68. В этом положении фланец 70 создает эффект щитка Гурней на острой задней кромке аэродинамического профиля, что значительно повышает аэродинамическое качество выдвинутого подвижного элемента.
Как показано на фиг. 3, 4 и 5, каждый из вторых приводов 46 содержит пружину 74, установленную под крышкой 73, закрывающей цилиндр 52. Шток 54 взаимодействует с цилиндром 52 и содержит фланец 72. Когда вторые приводы 46 выдвинуты, пружина 74 находится в сжатом состоянии между фланцем 72 и крышкой 73. Во время работы, для перемещения подвижного элемента 16 из выдвинутого положения (фиг. 5) в положение аэродинамического тормоза (фиг. 6), открывается гидроклапан цилиндра 52, и пружина 74 заставляет входить шток 54 в цилиндр 52, в результате чего вторые приводы 46 сжимаются. Аэродинамические силы, действующие на подвижный элемент 16, способствуют сжатию вторых приводов 46, прикрепленных шарнирным соединением 56, расположенным перед шарнирным соединением 44 нерегулируемой штанги 36. В этом примерном варианте выполнения, когда подвижный элемент 16 перемещается в положение аэродинамического тормоза, поворотная нижняя поверхность 60 возвращается в свою первую конфигурацию с втянутым щитком Гурней.
Работа шарнирной нижней поверхности 60 более подробно объясняется с помощью фиг. 9A-9C. Вал 76 проходит в поперечном направлении наружу от каждой из нерегулируемых штанг 36 соосно шарнирным соединениям 44. Каждый вал 76 закреплен в шарнирных соединениях 44 с возможностью вращения и блокировки.
Как показано на фиг. 9A, первый опорный кронштейн 82 прикреплен к основной верхней поверхности 58, а второй опорный кронштейн 84 прикреплен к поворотной нижней поверхности 60. Первый и второй опорные кронштейны 82, 84 соединены между собой рычажным механизмом 86 щитка. Поворотная нижняя поверхность 60 на внешних краях подвижного элемента 16 разделена на две части, как показано пунктирными линиями на фиг. 7. На виде сверху на фиг. 7 показан подвижный элемент 16 с уменьшенной центральной частью 120. Два идентичных рычажных механизма 86, приводимых отдельно друг от друга каждой из двух нерегулируемых штанг 36.
Рычажный механизм 86 щитка содержит приводное звено 88, один конец которого прикреплен к первому опорному кронштейну 82 шарниром 90. Второй опорный кронштейн 84 содержит паз 95, в который входит первый штифт 94, расположенный на другом конце приводного звена 88. Этот паз 95 обеспечивает крепление поворотной нижней поверхности 60 к основной верхней поверхности 58 при сборке, с приводным звеном 88, уже установленным на первом опорном кронштейне 82.
Рычажный механизм 86 щитка содержит кулачок 92, прикрепленный к валу 76. Отходящий от приводного звена 88 второй штифт 96 входит в паз 98 в кулачке 92, образуя, тем самым, пазовое поворотное соединение, включающее в себя наклонную поверхность 100. На фиг. 9A, 9B и 9C второй штифт 96 показан в трех положениях, соответствующих нахождению подвижного элемента 16 в убранном положении, выдвинутом положении и в положении аэродинамического тормоза. Как показано на указанных чертежах, вал 76 сохраняет одинаковое положение кулачка 92 во всех рабочих положениях подвижного элемента 16. Однако при изменении геометрии подъемного механизма 22 подвижный элемент 16 изменяет свое положение относительно кулачка 92. При перемещении подвижного элемента 16 из убранного положения (фиг. 9A) в выдвинутое положение (фиг. 9B), приводное звено 88 смещается вверх, заставляя второй штифт 96 перемещаться вверх по наклонной поверхности 100, в результате чего шарнирная нижняя поверхность 60 поворачивается относительно шарнира 64 к основной верхней поверхности 58, в то время как первый штифт 94 перемещается вверх по второму опорному кронштейну 84.
При продолжении перемещения подвижного элемента 16 из выдвинутого положения (фиг. 9B) в положение аэродинамического тормоза (фиг. 9C), второй штифт 96 соскальзывает с наклонной поверхности 100 обратно в паз 98, что позволяет поворотной нижней поверхности 60 возвратиться во втянутое положение.
Кроме того, следует иметь в виду, что в рассматриваемом варианте выполнения показана конкретная конструкция элементов, на еe основе возможны и другие конфигурации. Хотя в данном варианте выполнения рассматриваются, описываются и заявляются конкретные последовательности операций, следует иметь в виду, что операции могут выполняться в любой последовательности, отделяться и комбинироваться друг с другом, если не указывается иное, и такие варианты будут по-прежнему охватываться изобретением.
Несмотря на то, что в различных примерах используются конкретные компоненты, показанные на чертежах, варианты выполнения этого изобретения не ограничиваются данными конкретными комбинациями. Компоненты или признаки одного из примеров могут использоваться в комбинации с признаками или компонентами из других примеров.
Несмотря на то, что в настоящем описании был раскрыт только один из возможных вариантов выполнения, специалисту среднего уровня в этой области будет понятно, что в рамках объема притязаний изобретения возможны и другие модификации и изменения. Объем притязаний и содержание изобретения определяются пунктами приводимой ниже формулы изобретения.
1. Складное заднее крыло транспортного средства, содержащее
подвижный элемент, установленный в задней части транспортного средства и образованный основной верхней поверхностью и поворотной нижней поверхностью, при этом подвижный элемент в первой конфигурации точно соответствует окружающей его стилизованной поверхности кузова транспортного средства, а во второй конфигурации образует аэродинамический профиль со встроенным щитком Гурней;
подъемный механизм, включающий в себя конструкцию из поворотных звеньев и скользящих компонентов и выполненный так, что первый привод приспособлен для приведения в движение пары нерегулируемых штанг для перемещения подвижного элемента между убранным и выдвинутым положениями, при этом подъемный механизм содержит пару вторых приводов, соединяющих подвижный элемент с поворотными звеньями и выполненных с возможностью перемещения подвижного элемента между выдвинутым положением и положением аэродинамического тормоза; и
рычажный механизм щитка, установленный внутри подвижного элемента и соединяющий основную верхнюю поверхность с поворотной нижней поверхностью, при этом рычажный механизм щитка включает в себя кулачок, неподвижно соединенный с нерегулируемой штангой так, что этот рычажный механизм щитка приспособлен для перемещения поворотной нижней поверхности во вторую конфигурацию, в которой щиток Гурней находится в выдвинутом положении, благодаря изменению положения кулачка относительно рычажного механизма щитка.
2. Складное заднее крыло по п. 1, в котором подъемный механизм включает в себя несущую конструкцию и шарнирно прикрепленную к ней пару подъемных рычагов, пару нерегулируемых штанг, соединенных с указанными подъемными рычагами, пару направляющих втулок, шарнирно установленных на несущей конструкции, первый привод, соединяющий подъемные рычаги с несущей конструкцией и выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента между убранным и выдвинутым положениями, поворачивая подъемные рычаги и заставляя нерегулируемые штанги подниматься, проходя через направляющие втулки, и пару вторых приводов, соединяющих подвижный элемент с подъемным рычагом.
3. Складное заднее крыло по п. 1, в котором кулачок связан с дальним концом нерегулируемых штанг, прикрепленных к подвижному элементу с возможностью поворота, приводное звено одним концом соединено с основной верхней поверхностью с возможностью поворота, а другим концом соединено с поворотной нижней поверхностью посредством пазового поворотного соединения так, что, когда подъемный механизм развертывает подвижный элемент, изначально находящийся в первой конфигурации, рычажный механизм щитка поворачивает поворотную нижнюю поверхность по направлению к основной верхней поверхности, образуя вторую конфигурацию, в которой тупая задняя часть аэродинамического профиля первой конфигурации переходит в вертикально ориентированный щиток Гурней.
4. Складное заднее крыло по п. 1, в котором подъемный механизм выполнен с возможностью перемещения подвижного элемента вверх и назад по дугообразной траектории из убранного положения в выдвинутое положение.
5. Складное заднее крыло по п. 2, в котором подъемный механизм выполнен с возможностью перемещения подвижного элемента вверх и назад по дугообразной траектории из убранного положения в выдвинутое положение.
6. Складное заднее крыло по п. 1, в котором при перемещении подвижного элемента подъемным механизмом между выдвинутым положением и положением аэродинамического тормоза кулачок рычажного механизма щитка переводит поворотную нижнюю поверхность обратно в первую конфигурацию.
7. Складное заднее крыло по п. 1, в котором при перемещении подвижного элемента подъемным механизмом между выдвинутым положением и убранным положением кулачок рычажного механизма щитка переводит поворотную нижнюю поверхность обратно в первую конфигурацию.
8. Складное заднее крыло по п. 1, в котором при взгляде сверху форма подвижного элемента имеет уменьшенную центральную часть, а поворотная нижняя поверхность разделена на две части на внешних краях подвижного элемента, при этом использованы два идентичных рычажных механизма, приводимых отдельно друг от друга каждой из двух нерегулируемых штанг.
9. Складное заднее крыло по п. 1, в котором первые и вторые приводы являются гидравлическими.
10. Складное заднее крыло по п. 1, в котором каждый из вторых приводов содержит пружину, установленную под крышкой, прикрепленной к цилиндру, содержащему фланец, при этом шток каждого из вторых приводов телескопически установлен относительно цилиндра соответствующего второго привода, пружина находится в сжатом состоянии между фланцем и крышкой соответствующего второго привода, находящегося в выдвинутом положении, и пружина выполнена с возможностью вдавливания соответствующего штока внутрь соответствующего цилиндра, обеспечивая положение аэродинамического тормоза.
11. Складное заднее крыло транспортного средства, содержащее
подвижный элемент, установленный в задней части транспортного средства и образованный основной верхней поверхностью и поворотной нижней поверхностью, при этом подвижный элемент в первой конфигурации точно соответствует окружающей его стилизованной поверхности кузова транспортного средства, а во второй конфигурации образует аэродинамический профиль со встроенным щитком Гурней, выполненным с возможностью перемещения в выдвинутое положение;
подъемный механизм содержит несущую конструкцию и шарнирно прикрепленную к ней пару подъемных рычагов, пару нерегулируемых штанг, соединенных с указанными подъемными рычагами и взаимодействующих с парой направляющих втулок, шарнирно установленных на несущей конструкции, первый привод, соединяющий подъемные рычаги с несущей конструкцией и выполненный с возможностью перемещения подвижного элемента между убранным и выдвинутым положениями, поворачивая подъемные рычаги и заставляя нерегулируемые штанги подниматься, проходя через направляющие втулки, и пару вторых приводов, соединяющих подвижный элемент с подъемными рычагами и выполненных с возможностью перемещения подвижного элемента между выдвинутым положением и положением аэродинамического тормоза; и
рычажный механизм щитка, установленный внутри подвижного элемента и содержащий кулачок, связанный с дальним концом нерегулируемых штанг, прикрепленных к подвижному элементу с возможностью поворота, приводное звено, одним концом соединенное с основной верхней поверхностью с возможностью поворота, а другим концом соединено с поворотной нижней поверхностью посредством пазового поворотного соединения так, что, когда подъемный механизм развертывает подвижный элемент, изначально находящийся в первой конфигурации, рычажный механизм щитка поворачивает поворотную нижнюю поверхность по направлению к основной верхней поверхности, образуя вторую конфигурацию, в которой тупая задняя часть аэродинамического профиля первой конфигурации переходит в вертикально ориентированный щиток Гурней.
